ساخت اولین کش لاستیکی جهان برای تولید برق از گرمای بدن

دانشمندان چینی برای اولین بار در جهان با استفاده از یک کش لاستیکی ترموالکتریک از گرمای بدن انسان، برق تولید کردند.

به گزارش ایسنا، دانشمندان چینی اولین کش لاستیکی جهان را ساخته‌اند که می‌تواند گرمای بدن را به برق تبدیل کند. این پیشرفت می‌تواند به ساعت‌های هوشمند و دیگر دستگاه‌های پوشیدنی اجازه دهد تا بدون نیاز به باتری‌های حجیم یا شارژ مکرر، به طور خودکار شارژ شوند. این تیم اعلام کرد که این ماده، خاصیت کشسانی را با تبدیل ترموالکتریک یا تبدیل گرما به برق ترکیب می‌کند. 

به نقل از آی‌ای، تیم «دانشگاه پکن»(Peking) از اولین لاستیک ترموالکتریک کشسان رونمایی کرد که امکان تأمین انرژی مداوم برای دستگاه‌های پوشیدنی، تجهیزات ارتباطی از راه دور و دستگاه‌های پزشکی را فراهم می‌کند. این تیم نوشت: تمام مواد ترموالکتریک تاکنون با عملکرد بالا، تنها انعطاف‌پذیری داشتند و کشسانی نداشتند.

تولید برق از گرمای بدن انسان

این فناوری بر اساس اصول ترموالکتریک بنا شده است و اختلاف دما سبب تولید برق می‌شود. دانشمندان در تلاش هستند تا از اختلاف دما میان بدن انسان و هوای اطراف استفاده کنند. دمای بدن معمولا حدود ۳۷ درجه سانتی‌گراد باقی می‌ماند، در حالی که دمای هوای محیط معمولاً بین ۲۰ تا ۳۰ درجه سانتی‌گراد متغیر است. این تیم، ماده‌ای را توسعه داد که از این اختلاف دما برای تولید برق بهره می‌برد.

کاوشگرهای فضایی مدت‌هاست برای تولید برق در جایی که انرژی خورشیدی در دسترس نیست، از مواد ترموالکتریک استفاده می‌کنند، با این وجود، بیشتر مواد موجود یا بیش از حد سفت و سخت هستند یا هنگام کشش، عملکردشان کاهش می‌یابد.

«لی تینگ»(Lei Ting)، دانشمند مواد در «دانشگاه پکن» و نویسنده ارشد این مطالعه، گفت: ما اولین کسانی در جهان هستیم که مفهوم لاستیک ترموالکتریک را مطرح می‌کنیم. تیم ما به دنبال ماده‌ای بود که بتواند خم شود، کش بیاید و به پوست بچسبد.

وی افزود: چنین فناوری‌های حرارتی برای پوشیدن راحت هستند و انرژی گرمایی بدن را با کمترین اتلاف به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند. اگر این ماده آسیب نبیند، می‌تواند به طور نامحدود برق تولید کند.

این پیشرفت از ترکیب پلیمرهای نیمه‌رسانا با لاستیک کشسان حاصل شده است. پژوهشگران یک شبکه نانوفیبری را مهندسی کردند تا هم خاصیت کشسانی و هم رسانایی را به دست آورند. این ماده پس از فرآوری، تا بیش از ۸۵۰ درصد طول اولیه خود کش آمد. هنگامی که تا ۱۵۰ درصد کشیده شد، بیش از ۹۰ درصد از شکل خود را بازیابی کرد که با لاستیک طبیعی قابل مقایسه است. این توسعه، نشانگر پیشرفت در موادی است که الکترون‌ها را هدایت می‌کنند و تحت فشار مکانیکی، رسانایی خود را حفظ می‌کنند.

کاربردهای گسترده‌

«لی» گفت: این مطالعه تنها به شارژ دستگاه‌های پوشیدنی محدود نمی‌شود و کاربردهای احتمالی در ارتباطات از راه دور نیز دارد.

این دستگاه‌ها می‌توانند از گرمای تولید شده توسط آتش، برق خود را تأمین کنند. این گروه همچنین قصد دارد این لاستیک را در لباس‌ها ادغام کند. چنین لباس‌هایی با استفاده از سیم‌های نیمه‌رسانا برای انتقال گرمای بدن به بیرون و تنظیم دما می‌توانند یک تلفن همراه را در جیب کاربر شارژ کنند. کاربردهای پزشکی نیز یکی دیگر از زمینه‌های تمرکز مطالعه است.

بیماران قلبی و عروقی اغلب برای یک هفته دستگاه‌های نظارتی را استفاده می‌کنند که به باتری‌های بزرگ نیاز دارند. این ماده جدید می‌تواند آنها را با حسگرهای سبک‌وزنی جایگزین کند که برق را مستقیماً از گرمای بدن می‌گیرند.

این مطالعه در مجله Nature منتشر شده است.